Максим Калашников - Хроники невозможного. Фактор «Х» для русского прорыва в будущее

Однако увлечение камнями осталось. Что, впрочем, далеко не случайно: ведь, по сути, искусственные камни – одно из самых перспективных направлений в создании конструкционных материалов будущего. Да-да, вместе, например, с композитами или алюминием, легированным углеродными нанотрубками. Мы ведь не зря в начале книги, заглядывая в будущее уже Седьмого технологического уклада, сказали о прозрачной стали. Пример-то – не очень и сказочный. Ибо прозрачная, жароупорная броня существует и сегодня. Как искусственный драгоценный камень.

В это, наверное, трудно поверить тем, для кого понятие «высокие технологии» сводится лишь к кремнию и написанию программ, к айпэдам и айфонам. Но специалисты давно говорят о новом «каменном веке». Еще в 1983 году корпорация «Мацусита Дэнки» показывала целиком керамический автомобильный мотор. Позже Владимир Попов резал своей керамикой стекло. Ну, а для вящего эффекта отметим, что «каменные» детали есть, например, в зенитных ракетах с тепловыми головками самонаведения.

Но как ставить на ракеты редкий, драгоценный камень? Пока этого не делается, потому что природная шпинель все-таки стоит слишком много. Пока «головы» ракет переносных зенитных комплексов типа американского «Стингера» или советской «Иглы» делались из фторида магния, MgF 2, который пропускает лучи в тепловом и ультрафиолетовом диапазоне (длина волны от 0,12 до 8 микрометров, то есть – от 120 до 8000 нанометров).

ДЛЯ СПРАВКИ: диапазон ультрафиолетового излучения – 10—380 нанометров.

Диапазон инфракрасного излучения – от 740 нанометров до 1–2 миллионов нанометров.

Но в процессе производства обтекателей из фторида магния 87 % продукции идет в брак. К тому же, РФ лишилась своего производства прозрачных обтекателей – в ходе «реформ» и приватизации специальный завод в Никольском (Пензенская область) оказался разгромленным. Его прессы давно бездействуют.

Да и эти 12 процентов, которыми оснащали наши «Иглы», не решали стоящую перед ракетой задачу. Дело в том, что самолеты быстро научились уводить ракету в сторону с помощью отстреливаемых, ярко горящих магниевых ловушек. Кроме этого, обтекатели из фтористого магния имеют еще один очень существенный недостаток – при разогреве свыше 200 градусов керамика слепнет. MgF 2сильно подвержен эрозии. А значит, он не подходит для боевых ракет с гиперзвуковыми скоростями. Ведь их оболочка из-за трения в воздухе раскаляется так же, как и «лоб» (или днище) космического корабля, врывающегося в плотные слои атмосферы. Передние кромки крыльев и лоб летательного аппарата на скорости 5 махов (скоростей звука) разогреваются почти до 1200 градусов. Естественно, что ракеты с «глазом» из фторида магния, плавящегося при температуре в 1263 градуса, просто теряют прозрачность. А скорость для ракет воздушной войны – фактор критический. Иначе они не смогут поражать ни баллистические ракеты, ни перспективные гиперзвуковые самолеты, ни сверхзвуковые высотные цели.

Потому очень нужно было сделать рывок – создать обтекатели ракет из искусственной шпинели. Сверхпрочной и жароупорной. Шпинель, конечно, более «подслеповата», чем фторид магния, но зато она намного прочнее, ее температура плавления почти вдвое выше.

Американцы занялись этой проблемой с 1964 года. Такие известные ученые, как Navias (1961), Gatti и None (1979), Sellers and Roy 1973), Branton (1974), Hing (1976), Gentilman (1981), Maguire and Gentilman (1982), Nakahasi (1985), Shibata (1989), Boch (1991), Roy and Hassert (1991) считали, что физические и оптические свойства шпинели делают ее лучшим (среди всех известных материалов) кандидатом для использования в роли прозрачной брони для окон и обтекателей, в оптоэлектронных будущих системах наведения ракет и самолетов. В шестидесятые и семидесятые годы синтез шпинели исследовали многие солидные организации. То были и “Avco Corporation”, и “General Electric Space Division”, и North Carolina State University, Rutgers University, и знаменитый Стэнфорд (Stanford University), и “Coors Porcelain Company”. Ну, а в наши дни в США уже предприняты усилия по возрождению исследований и коммерческого производства шпинели. Военная Научно-исследовательская лаборатория США (Army Research Laboratory – ARL) и фирма “TA&T” (Technology Assessment & Transfer Inc) из города Аннаполис, штат Мериленд подписали соглашение о совместном исследовании «Разработка и оценка использования в качестве многомодового элемента прозрачной шпинели»

С 1972 года такие же работы пошли и в СССР, в Государственном оптическом институте (ГОИ). Вернее, ГОИ выступил головной организацией, а вообще в программе задействовали шестнадцать научно-исследовательских институтов – кто-то работал по синтезу порошков, кто-то – по созданию способов давления и т. д. Но, забегая вперед, скажем, что работа успехом не увенчалась. К сожалению, в СССР шпинель с ожидаемыми свойствами создана не была.

Однако военным делом применение искусственной шпинели не исчерпывается. Шпинель нужна и для медицины будущего.

Почему, скажем, не пошел в хирургии сапфировый лазер? Почему не получился полноценный лазерный скальпель? Потому, что сапфир разрушается, не выдерживает высокой нагрузки. Из-за этого лазерные скальпели используют только в микрохирургии, в операциях с кровеносными сосудами. Для глубоких разрезов скальпель на рубиновом лазере не годится: рабочее тело может просто взорваться. Да и делать такие «лучевые скальпели» очень трудно: едва перекосишь оптическую ось сапфира – и все изделие идет насмарку.

Однако немецкий ученый Аккерман предложил: делать лазерные скальпели с использованием шпинели. Тогда они смогут выдерживать нагрузку почти в сотню раз большую. Осталось дело за малым: создать производство искусственной шпинели нужных качеств.

Но, что называется – легко сказать. Американцы, помучившись с этим делом с 1964 года, его потом надолго забросили. Методы горячего прессования или спекания шпинели оказались не настолько эффективными, чтобы получать изделия нужного качества и размера. Растили монокристалл, а он выходил не того качества. Шпинель крайне тугоплавка – она «тает» при температуре 2135 градусов. Для сравнения: жар для плавления стали – 1450–1520 °C.

Но Мастер не был бы Мастером, если бы не занялся бы и этой каверзной задачей, двинувшись своим путем. Он решил, что незачем заниматься монокристаллом шпинели, когда можно делать шпинель поликристаллическую. Но зато какую!

Впрочем, не будем забегать вперед, читатель.

Только-только выйдя на свободу в 1989 году, Виктор Иванович решил заняться искусственными драгоценными и полудрагоценными камнями. Изначально – из чисто ювелирных соображений.

В то время страна неудержимо и страшно впадала в агонию. Экономика шла вразнос. И вот после гибели Советского Союза Мастер покупает первые установки для производства бесцветных сапфиров – лейкосапфиров. Аппараты «Омега» для выращивания монокристаллов лейкосапфира, кстати, и ныне производит Луганск (http://omega-crystals.com/ru/). Делали их с прототипа: печей «Гном», разработанных в ГОИ. В свою очередь, выяснилось, что это были не очень удачные копии старых иностранных агрегатов, работающих на технологии Киропулоса.